高中物理必修1第4章用牛顿运动定律解决问题经典例题解析(一)

2019/11/26 09:39:21 暂无评论

一、从受力确定运动情况

一辆汽车在高速公路上正以108 km/h的速度向前行驶,司机看到前方有紧急情况而刹车,已知刹车时汽车所受制动力为车重的0.5 .则汽车刹车时的加速度是多大?汽车刹车后行驶多远距离才能停下?汽车的刹车时间是多少?(g10 m/s2)

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1.由受力情况确定运动情况的解题步骤:

(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力分析图.

(2)根据力的合成与分解,求合力(包括大小和方向).

(3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度.

(4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求运动学量——任意时刻的位移和速度,以及运动时间等.

2.注意问题:(1)若物体受互成角度的两个力作用,可用平行四边形定则求合力;若物体受三个或三个以上力的作用,常用正交分解法求合力;

(2)用正交分解法求合力时,通常以加速度a的方向为x轴正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各力分解在x轴和y轴上,根据力的独立作用原理,两个方向上的合力分别产生各自的加速度,解方程组FxmaFy0.

1 如图1所示,质量m2 kg的物体静止在水平地面上,物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍,现对物体施加一个大小F8 N、与水平方向成θ37°角斜向上的拉力,已知sin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2.求:

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(1)画出物体的受力图,并求出物体的加速度;

(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小;

(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小.

答案 (1)见解析图 1.3 m/s2,方向水平向右

(2)6.5 m/s (3)16.25 m

解析 (1)对物体受力分析如图.

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由牛顿第二定律可得:

Fcos θFfma

Fsin θFNmg

FfμFN

解得:a1.3 m/s2,方向水平向右

(2)vat1.3×5 m/s6.5 m/s

(3)x2(1)at22(1)×1.3×52 m16.25 m

【考点】用牛顿运动定律解决两类问题

【题点】从受力情况确定运动情况

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针对训练1 如图2所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ37°角,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F10 N,刷子的质量为m0.5 kg,刷子可视为质点,刷子与天花板间的动摩擦因数μ0.5,天花板长为L4 msin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2.试求:

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(1)刷子沿天花板向上的加速度大小;

(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.

答案 (1)2 m/s2 (2)2 s

解析 (1)以刷子为研究对象,受力分析如图所示

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【考点】用牛顿运动定律解决两类问题

【题点】从受力情况确定运动情况

二、从运动情况确定受力

由运动情况确定受力情况的解题步骤

(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动过程分析,并画出受力图和运动草图.

(2)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度.

(3)根据牛顿第二定律列方程,求物体所受的合外力.

(4)根据力的合成与分解的方法,由合力求出所需的力.

2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通过8 m的距离,此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的质量m2×103 kg,汽车运动过程中所受阻力大小不变,求:

(1)关闭发动机时汽车的速度大小;

(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;

(3)汽车牵引力的大小.

答案 (1)4 m/s (2)4×103 N (3)6×103 N

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【考点】用牛顿运动定律解决两类问题

【题点】从运动情况确定受力情况

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